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超级电容是目前世界关注的课题,因其功率大、循环寿命长、高低温性能好等优于电池的特点,在高功率激光武器、电磁炮、电网调频、电动汽车等诸多领域有实际应用价值,研究意义重大。超级电容虽然具有高功率和长循环寿命优点,但能量密度很小。提高超级电容的能量密度同时保持功率和循环特性,是本项目研究的主要内容。其中一个解决方案是采用赝电容材料作为电极材料。赝电容材料在充放电过程中发生二维法拉第反应,因此材料的克容量很高,同时倍率性能也很好,其电化学性能表现为电容行为。如何制备二维结构的赝电容电极材料,在较宽电压范围内发挥其放电容量,是研究的一个重点。本项目研究了超级电容的材料与器件,主要是金属氧化物赝电容材料(氧化钼,氧化铋,氧化钛,氧化铌等)的研究,通过二维纳米材料的设计合成,与导电碳复合与金属掺杂的结合,提高导电性,获得高容量和高倍率性能的赝电容材料。研究设计了二维结构的MoO3材料,通过溶剂剥离法实现了几个纳米厚度(2-6nm)的二维MoO3可控制备,材料表面与电解液充分接触,Li 扩散路径缩短,使容量得到充分发挥,在74 mA/g电流下,可逆容量达到1100 mAh/g,接近理论容量。同时对氧化钛,氧化铋,氧化铌等赝电容复合材料进行了实验研究,提高了材料的容量、倍率和寿命等电化学性能。赝电容金属氧化物与活性碳正负电极构建混合超级电容(a-Nb2O5//AC),表现出35Wh/kg的比能量,比功率大于2kW/kg,循环寿命达到上万次。采用各种分析手段表征材料的物理性能,用电化学方法检测金属氧化物材料和超级电容器件的性能,揭示了材料和器件在充放电循环过程中的反应机理。研究了高电压电池体系,通过添加剂抑制电解液与正极材料在高电压时的反应,延长了电池寿命。项目研究结果发表了58篇高水平论文,被引用766次,申请专利12项,培养研究生18名。项目达到了预期目标,按计划完成任务。 2100433B
超级电容是目前世界关注的课题,因其功率大、循环寿命长、高低温性能好等优于电池的特点,在电网调频,电动汽车,备用电源,激光武器等诸多领域有实际应用价值,研究意义重大。本项目将研究三氧化钼(MoO3)材料及其混合超级电容器件的性能,重点关注纳米MoO3电极材料的合成、表征及其赝电容特性,并用MoO3与活性碳(AC)材料构成混合超级电容,测试其单体器件的电化学性能,争取达到长寿命(>10K 次)、高比能量(15-30 Wh/kg)、高功率(1-2 kW/kg)的目标。关键是合成出高性能的MoO3纳米材料并探索其可调控合成方法,获得理想晶体结构和孔径结构的薄膜材料,通过碳包覆和金属离子掺杂方式,提高材料的电导率,拓宽反应电压范围,构建MoO3/AC混合超级电容体系。采用各种物理手段表征材料性能,用电化学方法检测MoO3材料和超级电容器件性能,分析材料和器件在充放电循环过程中的反应机理。
超级电容充电很简单,只要不过其尖峰电压就行,至于超级电容的放电,电压是下降的,而电流是根据负载来定的,一般后端负载的电阻是变化的,不是恒定的,如果是恒定的,那电流也是下降的。
超级电容充电很简单,只要不过其尖峰电压就行,至于超级电容的放电,电压是下降的,而电流是根据负载来定的,一般后端负载的电阻是变化的,不是恒定的,如果是恒定的,那电流也是下降的。
超级电容器(supercapacitor),又叫双电层电容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、黄金电容、法 拉电容,...
超级电容充放电实验系统的研究与实现_张伟民
超级电容充放电实验系统的研究与实现_张伟民
使用超级电容的太阳能灯
- 1 - 设计使用超级电容器储能的太阳能灯 前言 太阳能是一种绿色的能源,太阳能灯作为绿色照明的一种 新的实现方式,有可能引领未来照明的变革。而超级电容作为 一种新型的储能元件,具有很多有优点,如:允许很大充电放 电电流、寿命长、内阻小等。在学习了模拟电路以后,我们设 计了一种可以利用太阳能的照明灯,其主要系统组成有充电稳 压电路、升压电路、控制电路、 LED 等。该灯可以实现在光线 较强时由太阳能电池供电对超级电容充电同时关闭 LED,在光 线较弱时由超级电容供电驱动并点亮 LED。该设备具有一定的 实用价值,同时适合实验。 - 2 - 第一章 设计任务 本设计主要是利用太阳能电池在光强时对超级电容进行充电,同时控制电 路控制关闭 LED 灯。在光线较暗时控制电路开启 LED 灯。 第二章 系统组成及工作原理 2.1 系统组成 整个系统由六个部分组成:太阳能电池、充电稳压电路、超级
超级电容器不同于电池,在某些应用领域,它可能优于电池。有时将两者结合起来,将电容器的功率特性和电池的高能量存储结合起来,不失为一种更好的途径。
超级电容器在其额定电压范围内可以被充电至任意电位,且可以完全放出。而电池则受自身化学反应限制工作在较窄的电压范围,如果过放可能造成永久性破坏。
超级电容器的荷电状态(SOC)与电压构成简单的函数,而电池的荷电状态则包括多样复杂的换算。
超级电容器与其体积相当的传统电容器相比可以存储更多的能量,电池与其体积相当的超级电容器相比可以存储更多的能量。在一些功率决定能量存储器件尺寸的应用中,超级电容器是一种更好的途径。
超级电容器可以反复传输能量脉冲而无任何不利影响,相反如果电池反复传输高功率脉冲其寿命大打折扣。
超级电容器可以快速充电而电池快速充电则会受到损害。
超级电容器可以反复循环数十万次,而电池寿命仅几百个循环。
澳大利亚国立大学1日发布消息说,该校科学家发明了一种能储存更多电能、损耗更小的绝缘材料,可用于制造“超级电容”,在可再生能源、电动汽车、国防及航空航天等领域具有很高应用价值。
新能源材料与器件学生毕业生后,可以继续攻读材料科学与工程、材料物理与化学、材料学、可再生能源与清洁能源、动力工程、电气工程、电子科学与技术及其他交叉学科的硕士学位或博士学位。
新能源材料与器件学生毕业生后,可以在新能源、新材料、光伏发电、储能器件、电动汽车、光电照明显示、高端装备制造等企业事业单位的技术和行政管理部门从事应用研究、产品研发、工艺与器件设计、生产技术和管理岗位工作,或在相关科研院所、高校从事科研和教学工作。